本實(shí)用新型屬于古建筑地面鋪磚(屬于文物級(jí)別，具有不可破壞性)的綜合性能檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，即為一種對(duì)地面鋪磚透水性能和吸水性能的測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
：歷史文化遺產(chǎn)是人類文明的結(jié)晶，其中，建筑遺產(chǎn)作為其重要的組成部分，在世界各國受到了越來越廣泛的重視。我國歷史悠久，現(xiàn)存的古建筑是重要的文化瑰寶。由于本身所具有的重要價(jià)值，古建筑的保護(hù)對(duì)自身及周圍的環(huán)境有很高的要求。其中排水系統(tǒng)是其最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施之一，古建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)需要具有高效的排水能力，以保證把積水和局部內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)降至最低；而排水不暢將對(duì)古建筑的結(jié)構(gòu)造成損害，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致墻體開裂甚至坍塌。而地面鋪磚的滲透水能力和吸水能力對(duì)排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)至關(guān)重要：在降雨過程中，地面鋪磚的滲、吸水能力直接影響下滲雨水量與地面的徑流流量，而地面徑流流量直接影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置。多數(shù)古建筑經(jīng)歷了數(shù)百年甚至上千年的風(fēng)雨，排水系統(tǒng)經(jīng)過了多次的改造，但由于以往技術(shù)及能力的限制，往往忽略了對(duì)地面鋪磚滲透水性能和吸水性能的研究或者對(duì)其研究的不夠準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)未能達(dá)到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的最優(yōu)化。近年來，隨著我國對(duì)于歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)意識(shí)的不斷提升，為了能更好的保護(hù)古建筑，加強(qiáng)對(duì)古建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)的不斷改造，保證其具有高效的排水能力，把局部內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)降至最低顯得尤為重要。隨著新的科學(xué)技術(shù)、方法的誕生及現(xiàn)代的科學(xué)檢測(cè)手段與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，探索出一種科學(xué)、準(zhǔn)確的測(cè)量地面鋪磚透、吸水性能的方法和裝置。對(duì)于科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，保護(hù)古建筑免受內(nèi)澇的危害具有重要意義，是一件具有科技進(jìn)步意義和文化價(jià)值的工作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了保護(hù)古建筑免受內(nèi)澇破壞，同時(shí)使排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)達(dá)到最優(yōu)化。本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種原理、裝置簡單實(shí)用的測(cè)量古建筑地面鋪磚透、吸水性能的方法。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種古建筑地面鋪磚透、吸水性能測(cè)量的裝置和方法。一種古建筑地面鋪磚透、吸水性能測(cè)量的裝置，其特征在于，包括測(cè)試套管(1)、待測(cè)試磚(3)、支撐裝置、漏斗(6)、儲(chǔ)水容器(7)、電子天平(8)，測(cè)試套管(1)將待測(cè)試磚(3)的四周側(cè)面密封包裹住并固定在一起，測(cè)試套管(1)和待測(cè)試磚(3)由支撐裝置支撐托起，測(cè)試套管(1)的下端為密封在一起的漏斗(6)，漏斗(6)的下面為儲(chǔ)水容器(7)，儲(chǔ)水容器(7)放在電子天平(8)上；測(cè)試套管(1)的側(cè)面上設(shè)有溢流口(2)，溢流口(2)的位置高于待測(cè)試磚(3)，優(yōu)選溢流口(2)距離待測(cè)試磚(3)的最上面為5cm。優(yōu)選測(cè)試套管(1)采用一張柔性珍珠棉泡沫板將待測(cè)試磚(3)的四周側(cè)面密封包裹住并用膠水密封固定在一起。漏斗(6)采用柔性材料，如采用橡膠管，上端大口密封在測(cè)試套管(1)的下端口，下端小口接到儲(chǔ)水容器(7)中，或采用彈性橡膠管，橡膠管的上端端口自然周長小于測(cè)試套管(1)的下端口周長，彈性擴(kuò)張?zhí)自跍y(cè)試套管(1)的下端口上，彈性橡膠管下端口形成漏斗的小端口接到儲(chǔ)水容器(7)中。支撐裝置是由直立的支撐桿(9)、三角形橫支撐(4)和鋼制底板(5)，直立的支撐桿(9)的下面為鋼制底板(5)，三角形橫支撐(4)通過旋鈕使得三角形橫支撐(4)可沿直立的支撐桿(9)上下移動(dòng)和固定。支撐裝置包括四個(gè)。采用上述裝置進(jìn)行古建筑地面鋪磚透、吸水性能測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步古建筑地面鋪磚樣本的采集，在古建筑研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)挑選一定數(shù)量(依據(jù)研究區(qū)域的面積)種類相同的地面鋪磚，對(duì)地面鋪磚進(jìn)行編號(hào)并拍照；第二步準(zhǔn)備制作測(cè)量裝置所需要的材料；第三步對(duì)古建筑地面鋪磚進(jìn)行包裹；(1)先去除樣磚表面雜質(zhì)，并用石材切割機(jī)對(duì)采集的古建筑地面鋪磚(形狀規(guī)則或者不規(guī)則均可)側(cè)面打磨平整，并用烘箱烘干，將其放到烘箱中，烘干溫度110±5℃。每烘2小時(shí)取出，放到電子稱上進(jìn)行稱重，直至兩次連續(xù)稱量質(zhì)量之差小于0.1％，視為干燥鋪磚原始質(zhì)量；(2)依據(jù)打磨平整的地面鋪磚形狀，用卷尺量取長、寬、高，邊長精確至0.1cm，剪裁合適的泡沫板；通過粘合劑用泡沫板把地面鋪磚側(cè)面包裹起來，同時(shí)填縫，保證測(cè)試時(shí)水落到磚體上表面后的唯一流向是向下滲透而無法向側(cè)壁擴(kuò)散；(3)稱量包裹好的地面鋪磚的質(zhì)量m0；第四步進(jìn)行透水性和吸水性測(cè)量(1)據(jù)地面鋪磚的形狀尺寸，調(diào)節(jié)支撐裝置，并將地面鋪磚穩(wěn)固的放置在支撐裝置上；在測(cè)試套管側(cè)面距離地面鋪磚上表面一定距離(根據(jù)城市降雨時(shí)的最大積水深度確定)處設(shè)置溢流口；用蠕動(dòng)泵向測(cè)試套管內(nèi)注水，將水的液面高度維持在溢流口處；(2)在地面鋪磚下面儲(chǔ)水容器用測(cè)量滲透水重量的方法計(jì)算透水速度和累積滲透水量(認(rèn)為蒸餾水透過磚后密度不變)；地面鋪磚的滲透水通過漏斗引導(dǎo)流入儲(chǔ)水容器中，儲(chǔ)水容器放在接通電源的電子秤上，對(duì)電子秤進(jìn)行歸零處理，在啟動(dòng)蠕動(dòng)泵引水進(jìn)入裝置中時(shí)且維持溢流口處水柱高度，這段時(shí)間很短，可以忽略不計(jì)；同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，在不同時(shí)刻記錄電子稱上的讀數(shù)，相鄰時(shí)刻時(shí)間間隔相等；在一定時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)Ti時(shí)間后直至連續(xù)4次電子秤讀數(shù)差值均相同時(shí)(相差小于千分之一)，或根據(jù)制備測(cè)試時(shí)間和質(zhì)量的曲線圖，當(dāng)曲線變?yōu)橹本€時(shí)，認(rèn)為鋪磚的透水性達(dá)到穩(wěn)定值即吸水達(dá)到飽和；(3)將記錄好的數(shù)據(jù)，按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)做好累積滲透水的重量隨時(shí)間變化曲線與滲透速率隨時(shí)間變化曲線，并對(duì)此進(jìn)行樣磚的滲透性分析；以磚的透水速率指標(biāo)來表示磚的透水性能；透水速率按下式計(jì)算：式中：Kt——透水速率，單位ml/s；Vi，Vi+1——第i，i+1時(shí)間t秒內(nèi)的滲出水量，單位ml；ti，ti+1——第i，i+1的時(shí)間，單位s。(4)從裝置上取下并測(cè)定包裹好的磚塊，稱量其質(zhì)量m1,將記錄好的數(shù)據(jù)按照公式(2)進(jìn)行計(jì)算吸水系數(shù)；吸水系數(shù)指的是單位質(zhì)量的磚樣吸水質(zhì)量，為無量綱參數(shù)；以吸水系數(shù)表示磚的吸水性能；吸水系數(shù)按下列計(jì)算：式中：B——吸水系數(shù)，無量綱；m1——磚塊吸水飽和時(shí)的包裹好的樣磚與吸入水的質(zhì)量(g)；mo——表示烘干后的包裹好的樣磚質(zhì)量(g)。本實(shí)用新型裝置和方法，簡單、直接、準(zhǔn)確率高。可以對(duì)任意形狀的古建筑地面鋪磚進(jìn)行透、吸水性能測(cè)量。附圖說明圖1古建筑地面鋪磚透、吸水性能測(cè)量的裝置示意圖；圖2支撐裝置示意圖；圖3透水系數(shù)隨時(shí)間的變化圖。1測(cè)試套管、2溢流口、3待測(cè)試磚、4三角形橫支撐、5鋼制底板、6漏斗、7儲(chǔ)水容器、8電子天平、9支撐桿。具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所提出的一種測(cè)量古建筑地面鋪磚透水性的方法做出進(jìn)一步的說明。此次采用的技術(shù)方案是一種古建筑地面鋪磚透水性的測(cè)量方法。主要有以下幾個(gè)步驟：第一步古建筑地面鋪磚樣本的采集。在古建筑研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)挑選一定數(shù)量(依據(jù)研究區(qū)域的面積)種類相同的地面鋪磚，對(duì)地面鋪磚進(jìn)行編號(hào)并拍照。目的在與對(duì)同種類地面鋪磚的透水性進(jìn)行多次測(cè)量求平均值，減小測(cè)量誤差。第二步準(zhǔn)備制作測(cè)量裝置所需要的材料。制備地磚透、吸水性測(cè)定裝置、烘箱、切割磚樣設(shè)備、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水槽、自制柔性漏斗、量杯、卷尺、秒表，珍珠棉泡沫板，剪刀，電子稱，粘合劑。具體參數(shù)如下：磚樣透、吸水性測(cè)定裝置：(見圖1)烘箱：上海森信，DZG-6050SB立式真空干燥箱切割磚樣裝置：石材切割機(jī)，Z1E-QU-115和110云石切割機(jī)蠕動(dòng)泵：蘭格，BT100-2J(c)珍珠棉泡沫板:長1米寬1米厚度10mm(1)自制地磚透水性測(cè)定裝置有四個(gè)單體支架組成，可以依據(jù)地面鋪磚的不同形狀移動(dòng)四個(gè)單體支架的位置，便于把已經(jīng)包裹的透水鋪磚穩(wěn)固的放置在支架上。單體支架的斜支撐橫梁為直徑為5.0mm圓柱體鋼筋制成。(2)使用自制柔性漏斗(表面光滑的疏水性材料制成)的目的在于把鋪磚滲透出的水導(dǎo)流收集到儲(chǔ)水容器中，自制柔性漏斗與圓柱體斜支撐橫梁的接觸面積極小，故而自制柔性漏斗與鋪磚下表面接觸面積極小，可忽略自制柔性漏斗與鋪磚下表面接觸面積對(duì)鋪磚透水性的影響。(3)切割磚樣設(shè)備：古建筑地面透水鋪磚經(jīng)歷上百乃至上千年歷史，也屬于文物，在實(shí)驗(yàn)測(cè)量其透水性的過程中要盡量該保持其原狀，切割磚樣設(shè)備只用來將磚塊側(cè)面打磨平整，以便于用粘合劑將珍珠棉泡沫板和地面鋪磚粘合。第三步對(duì)古建筑地面鋪磚進(jìn)行包裹。(1)先去除樣磚表面雜質(zhì)，并用石材切割機(jī)對(duì)采集的古建筑地面鋪磚(形狀規(guī)則或者不規(guī)則均可)側(cè)面打磨平整，將其放到烘箱中，烘干溫度110±5℃。每烘2小時(shí)取出，放到電子稱上進(jìn)行稱重，直至兩次連續(xù)稱量質(zhì)量之差小于0.1％，視為干燥鋪磚原始質(zhì)量。(2)依據(jù)打磨平整的地面鋪磚形狀，用卷尺量取長、寬、高，邊長精確至0.1cm，準(zhǔn)確剪裁合適的泡沫板；通過粘合劑用泡沫板把地面鋪磚側(cè)面包裹起來，同時(shí)對(duì)磚樣內(nèi)部填縫，目的在于保證測(cè)試時(shí)水落到磚體上表面后的唯一流向是向下滲透而無法向側(cè)壁擴(kuò)散，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。稱量用于實(shí)驗(yàn)的包裹好的磚塊質(zhì)量M0第四步進(jìn)行透水性和吸水性測(cè)量(1)據(jù)地面鋪磚的形狀尺寸，調(diào)節(jié)支撐裝置，并將磚樣穩(wěn)固的放置在支撐裝置上。在樣磚裝置內(nèi)部高根度5.0cm(根據(jù)城市降雨時(shí)的最大積水深度確定)處設(shè)置溢流口。用蠕動(dòng)泵向裝置內(nèi)注水，將水的液面高度維持在5.0cm處。(2)在地面鋪磚下表面可用測(cè)量滲透水重量的方法計(jì)算透水速度和累積滲透水量(認(rèn)為蒸餾水透過磚后密度不變)。將樣磚裝置下面的滲透水通過自制漏斗引導(dǎo)流入容器中，并將容器放在接通電源的電子秤上，對(duì)電子秤進(jìn)行歸零處理。在啟動(dòng)蠕動(dòng)泵引水進(jìn)入裝置中時(shí)且維持5cm水柱高度，這段時(shí)間很短，可以忽略不計(jì)。同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，在不同時(shí)間段內(nèi)，記錄電子稱上的讀數(shù)與量杯中的滲透水的體積Vi。在一定時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)Ti時(shí)間后直至連續(xù)4次電子秤讀數(shù)差值均相同時(shí)(相差小于千分之一)，認(rèn)為鋪磚的透水性達(dá)到穩(wěn)定值即吸水達(dá)到飽和。(3)將記錄好的數(shù)據(jù)，按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)做好累積滲透水的體積隨時(shí)間變化曲線與滲透速率隨時(shí)間變化曲線，并對(duì)此進(jìn)行樣磚的滲透性分析。以磚的透水速率指標(biāo)來表示磚的透水性能。透水速率按下式計(jì)算：式中：Kt——透水速率，單位ml/s；Vi，Vi+1——第i，i+1時(shí)間t秒內(nèi)的滲出水量，單位ml；ti，ti+1——第i，i+1的時(shí)間，單位s。表1(4)從裝置上取下并測(cè)定包裹好的磚塊，稱量其質(zhì)量(m1),將記錄好的數(shù)據(jù)按照公式(2)進(jìn)行計(jì)算。吸水系數(shù)指的是單位質(zhì)量的磚樣吸水質(zhì)量，為無量綱參數(shù)。以吸水系數(shù)表示磚的吸水性能。吸水系數(shù)按下列計(jì)算：式中：B——吸水系數(shù)，無量綱；m1——磚塊吸水飽和時(shí)的包裹好的樣磚與吸入水的質(zhì)量(g)；mo——表示烘干后的包裹好的樣磚質(zhì)量(g)表2T(s)T0T1T2T3T4T5T6…TiTi+1Ti+2Ti+3Ti+4M(g)M0M1M2M3M4M5M6…MiMi+1Mi+2Mi+3Mi+4(5)(例如)由表1數(shù)據(jù)繪出透水系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線如圖3，10s后透水系數(shù)達(dá)到穩(wěn)定值，即磚的質(zhì)量保持不隨時(shí)間的變化而變化(鋪磚吸水達(dá)到飽和)。根據(jù)上述古建筑地面鋪磚的滲透系數(shù)的測(cè)定原理及測(cè)定裝置，能夠比較準(zhǔn)確的測(cè)定出古建筑地面鋪磚的滲透系數(shù)和吸水系數(shù)，為古建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，可以極大的提高排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，有效的降低了古建筑遭受內(nèi)部洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)我國古建筑的保護(hù)做出了做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。當(dāng)前第1頁1 2 3